JPH07110408B2 - Method of providing extension at end of component and method of providing extension at end of airfoil - Google Patents

Method of providing extension at end of component and method of providing extension at end of airfoil

Info

Publication number
JPH07110408B2
JPH07110408B2 JP5177151A JP17715193A JPH07110408B2 JP H07110408 B2 JPH07110408 B2 JP H07110408B2 JP 5177151 A JP5177151 A JP 5177151A JP 17715193 A JP17715193 A JP 17715193A JP H07110408 B2 JPH07110408 B2 JP H07110408B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
extension
die
molten material
component
airfoil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP5177151A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH06182523A (en
Inventor
リード・ローダー・コーダーマン
ケヴィン・グレゴリイ・マクアリスター
ブライアン・マック・アンドリュース
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JPH06182523A publication Critical patent/JPH06182523A/en
Publication of JPH07110408B2 publication Critical patent/JPH07110408B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/005Repairing methods or devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/04Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould
    • B22D27/045Directionally solidified castings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/002Crucibles or containers for supporting the melt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/52Alloys
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316Impeller making
    • Y10T29/49318Repairing or disassembling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【関連特許出願】本願に関連する出願として、1992
年7月30日付同時係属米国特許出願番号第07/92
2447号があり、これは、ここに参照されるべきもの
である。
[Related Patent Application] As an application related to the present application, 1992
Co-pending US Patent Application No. 07/92 dated July 30, 2013
2447, which should be referred to here.

【0002】[0002]

【産業上の利用分野】本発明は、内部通路と、一方向に
配向された微細構造とを有している部品の端部に延長部
を成長させる方法に関し、特に、その端部を延長部の成
長種として用いるような、延長部を成長させる方法、及
びその方法により延長された部品に関する。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to a method of growing an extension at the end of a component having internal passages and unidirectionally oriented microstructures, and more particularly to extending the end to the extension. The present invention relates to a method of growing an extension part and a part extended by the method, as used as a growth seed of the same.

【0003】[0003]

【従来の技術】一方向に配向された構造を所定の材料の
溶融浴から成長させる技術は、単純な形状の部材から複
雑な形状の部品にまで発展してきた。このような技術の
中には、ガスタービンエンジンの高熱区域で用いるため
の方向性をもって凝固した合金部品を、複雑な形状のモ
ールド内で形成する技術がある。当業者に周知の文献に
は、この種の部品の多数の例、例えば上述のように製造
されたタービンブレード及びベーンが開示されている。
2. Description of the Prior Art Techniques for growing unidirectionally oriented structures from a molten bath of a given material have evolved from simple shaped members to complex shaped parts. Among such techniques is the technique of forming directionally solidified alloy parts for use in the hot zone of a gas turbine engine within a complex shaped mold. Documents well known to those skilled in the art disclose numerous examples of components of this type, for example turbine blades and vanes manufactured as described above.

【0004】部品、例えばターボ機関又はガスタービン
エンジンのブレード部材を、空気で運ばれる粒子が存在
する環境、特にガスタービンエンジンのタービン部で見
られる過酷な高温酸化性及び/又は腐食性条件で用いる
と、酸化、高熱腐食、侵食、摩耗、低サイクル疲労クラ
ッキング及びその他の損傷が、この種の部品に生じるお
それがある。このような部品は製造費が高いので、部品
を交換するよりも、修理する方が経済的には望ましい。
The use of components, such as turbo engine or gas turbine engine blade members, in environments where airborne particles are present, especially in the harsh high temperature oxidizing and / or corrosive conditions found in the turbine section of gas turbine engines. In addition, oxidation, high temperature corrosion, erosion, wear, low cycle fatigue cracking and other damage can occur to these types of parts. Because such parts are expensive to manufacture, it is economically desirable to repair them rather than replace them.

【0005】上述した形式の複雑な形状のブレード部材
の例として、本出願人に譲渡されたアンダーセン(Ande
rsen)等の米国特許番号第4010531号(1977
年3月8日発行)に記載されたターボ機関ブレードがあ
る。このようなブレードには、開口先端と連通している
複雑な中空内部が冷却の目的で設けられている。前述し
た公知技術を用いることにより、ブレード部材のような
部品を単結晶として、又は細長い結晶粒の方向性をもっ
て凝固した微細構造を有しているものとして製造するこ
とができる。鋳造モールド技術と鋳造法とを組み合わせ
ることにより、このような製造が可能になる。ブレード
部材の技術では周知のように、ブレード部材にしばしば
用いられるニッケル基超合金の特徴的な結晶配向は、<
001>結晶方向が成長方向と実質的に平行になってい
ることである。このようなブレード部材の設計者はその
特徴的な結晶配向を利用して、弾性率を減少させ、従っ
て、熱疲労等の機構により、ブレード部材等の部品の形
状に対する特定の方向に沿った機械的破損のおそれを低
減することができる。
As an example of a complex shaped blade member of the type described above, Ande, assigned to the applicant.
rsen), U.S. Pat. No. 4,010,531 (1977).
There is a turbo engine blade listed on March 8, 2013). Such blades are provided with a complex hollow interior that communicates with the open tip for cooling purposes. By using the above-mentioned known technique, a component such as a blade member can be manufactured as a single crystal or as having a fine structure solidified in the directionality of elongated crystal grains. The combination of casting mold technology and casting method enables such manufacturing. As is well known in the blade member art, the characteristic crystallographic orientation of nickel-based superalloys often used in blade members is <
The 001> crystal direction is substantially parallel to the growth direction. Designers of such blade members take advantage of their characteristic crystallographic orientation to reduce the modulus of elasticity and, therefore, by mechanisms such as thermal fatigue, machine along a particular direction relative to the shape of the component, such as the blade member. The risk of physical damage can be reduced.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このような一方向に配
向された微細構造を有している複雑な形状の部品が、動
作中に又はその製造過程の途中で損傷した場合、その修
理の問題が一層複雑且つ困難になる。代表的には、ブレ
ード部材を初めとして、エアホイルのような一方向に配
向された部品に望まれるように、一方向に配向された構
造を修理部分にも維持しようとする場合、この修理の問
題が特に重大になる。
If a complex shaped part having such a unidirectionally oriented microstructure is damaged during operation or in the course of its manufacture, the problem of repair is required. Becomes more complicated and difficult. This repair problem is typically encountered when attempting to maintain a unidirectionally oriented structure in the repair as well, as is desired for unidirectionally oriented components such as airfoils, including blade members. Is especially important.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、一形態では、
部品の端部に延長部を設ける方法を提供する。この部品
は、周囲断面形状と、この部品の端部を通り抜けて部品
の中空な内部と連通している孔により画定されている少
なくとも1つの通路とを有しており、この部品は更に、
一方向に配向された微細構造と、超合金化学組成とを有
している。本発明に係るこの方法は、部品の化学組成と
一致した超合金化学組成を有している溶融材料を圧力容
器内に設ける工程と、部品の周囲断面形状と断面が合致
しているダイ開口を有する内壁を有しているダイを設け
る工程と、ダイの周りの第1の延長部端に位置決めされ
ている中空の延長内壁と、溶融材料内に設けられている
反対側の第2の延長部端とを有しているダイ延長部を設
ける工程と、溶融材料を第2の延長部端を経てダイ延長
部の中空内部に押し込むように、溶融材料に流体圧力を
加える工程と、部品の端部を溶融材料と接触状態でダイ
の少なくとも一部を通過させる工程と、部品の端部の一
部が一方向に配向された微細構造の成長種として溶融材
料と相互作用するのに十分な時間の間、部品の端部を溶
融材料と接触状態に保持する工程と、所定の速度で部品
の端部をダイを通して引き抜く工程とを含んでおり、こ
の所定の速度は、部品の端部と一体に形成されていると
共に部品の一方向に配向された微細構造と実質的に連続
な結晶構造を有している延長部として、溶融材料がダイ
内で成長種上に一方向に凝固するのを許容する速度であ
る。
The present invention, in one form, comprises:
A method of providing an extension at the end of a component is provided. The component has a peripheral cross-sectional shape and at least one passage defined by a hole passing through an end of the component and communicating with the hollow interior of the component, the component further comprising:
It has a unidirectionally oriented microstructure and a superalloy chemical composition. This method of the present invention comprises the steps of providing a molten material having a superalloy chemical composition that matches the chemical composition of the part in a pressure vessel, and a die opening whose cross-section matches the cross-sectional shape of the part. Providing a die having an inner wall having a hollow extension inner wall positioned at a first extension end around the die and an opposite second extension provided in the molten material. Providing a die extension having an end, applying fluid pressure to the molten material so as to force the molten material through the second extension end and into the hollow interior of the die extension, and the end of the part. The part through at least a portion of the die in contact with the molten material and sufficient time for a portion of the end of the part to interact with the molten material as a unidirectionally oriented microstructured growth species. Holds the end of the part in contact with the molten material during And a step of withdrawing the end of the part through a die at a predetermined speed, the predetermined speed being a microstructure formed integrally with the end of the part and oriented in one direction of the part. Is a rate that allows the molten material to solidify unidirectionally in the die onto the growing species as an extension having a substantially continuous crystal structure.

【0008】本発明は、他の形態では、エアホイルの端
部に延長部を設ける方法を提供する。エアホイルは、第
1の端部としての基部と、基部である第1の端部に取り
付けられている第2の端部としての一体のエアホイル部
とを有しており、エアホイルの第2の端部は、周囲断面
形状と、エアホイルの第2の端部を通り抜けてエアホイ
ルの中空な内部と連通している孔により画定されている
少なくとも1つの通路とを有している。エアホイルは更
に、一方向に配向された微細構造と、超合金化学組成と
を有している。本発明に係るこの方法は、エアホイルの
化学組成と一致した超合金化学組成を有している溶融材
料を圧力容器内に設ける工程と、エアホイルの第2の端
部の周囲断面形状と断面が合致しているダイ開口を有す
る内壁を有しているダイを設ける工程と、ダイの周りの
第1の延長部端に位置決めされている中空の延長内壁
と、溶融材料内に設けられている反対側の第2の延長部
端とを有しているダイ延長部を設ける工程と、溶融材料
を前記第2の延長部端を経てダイ延長部の中空内部に押
し込むように、溶融材料に流体圧力を加える工程と、エ
アホイルの第2の端部を溶融材料と接触状態でダイの少
なくとも一部を通過させる工程と、エアホイルの第2の
端部の一部が一方向に配向された微細構造の成長種とし
て溶融材料と相互作用するのに十分な時間の間、エアホ
イルの第2の端部を溶融材料と接触状態に保持する工程
と、所定の速度でエアホイルの第2の端部をダイを通し
て引き抜く工程とを含んでおり、この所定の速度は、エ
アホイルの第2の端部と一体に形成されていると共にエ
アホイルの一方向に配向された微細構造と実質的に連続
な結晶構造を有している延長部として、溶融材料がダイ
内で成長種上に一方向に凝固するのを許容する速度であ
る。
The invention, in another form thereof, provides a method of providing an extension at an end of an airfoil. The airfoil has a base as a first end and an integral airfoil as a second end attached to the base first end, and the second end of the airfoil is provided. The portion has a peripheral cross-sectional shape and at least one passageway defined by a hole passing through the second end of the airfoil and communicating with the hollow interior of the airfoil. The airfoil also has a unidirectionally oriented microstructure and a superalloy chemistry. The method according to the invention comprises the step of providing in the pressure vessel a molten material having a superalloy chemical composition which matches the chemical composition of the airfoil and the peripheral cross sectional shape and cross section of the second end of the airfoil. Providing a die having an inner wall with a die opening, a hollow extended inner wall positioned at a first extension end around the die, and an opposite side provided in the molten material Providing a die extension having a second extension end of the molten extension, and applying a fluid pressure to the molten material so as to force the molten material through the second extension end and into the hollow interior of the die extension. Adding, passing a second end of the airfoil through at least a portion of the die in contact with the molten material, and growing a microstructure in which a portion of the second end of the airfoil is unidirectionally oriented. Enough to interact with molten material as a seed Holding the second end of the airfoil in contact with the molten material for a period of time, and withdrawing the second end of the airfoil through the die at a predetermined rate, the predetermined rate being , The molten material grows in the die as an extension that is integrally formed with the second end of the airfoil and that has a crystalline structure that is substantially continuous with the unidirectionally oriented microstructure of the airfoil. It is the rate that allows solidification in one direction on the seed.

【0009】[0009]

【実施例】鋳造技術においては、流体圧力、例えば不活
性ガス又は空気を密閉容器内で溶融材料、例えば金属に
加えて、その溶融材料を管(チューブ)を通して上方へ
押し上げることが行われている。このような方法及び関
連した装置が、ウッドバーン・ジュニア(Woodburn, J
r. )の米国特許番号第3302252号(1967年
2月7日発行)に開示されており、ここでは、部品を注
入管を通して上向きに冷却モールド内に連続鋳造する方
法及び装置が開示されている。鋳造部品はモールドから
連続的に引き抜かれる。
In the casting technique, fluid pressure, eg inert gas or air, is added to a molten material, eg metal, in a closed vessel and the molten material is pushed upwards through a tube. . Such a method and associated equipment is described in Woodburn, J.
r.) U.S. Pat. No. 3,302,252 (issued Feb. 7, 1967), which discloses a method and apparatus for continuously casting a part through a casting tube upward into a cooling mold. . The cast parts are continuously withdrawn from the mold.

【0010】鋳造技術の他の分野では、EFG(Edge-d
efined, Film-fed Growth )法と称されるものがある。
この方法では、外部圧力を液体材料に加えず、狭い成形
管又はダイ内の毛細管作用に依拠して液体材料を上向き
に吸引し、凝固させる。たいていの場合、結晶成長を開
始させるために、種結晶が液体内に導入される。この種
の方法の特徴を開示した代表的な特許として、ラベール
・ジュニア(La Belle, Jr. )の米国特許番号第347
1266号(1969年10月7日発行)、アサノ(As
ano )等の米国特許番号第4120742号(1978
年10月17日発行)、及びハーベイ(Harvey)の米国
特許番号第4937053号(1990年6月26日発
行)がある。
In other fields of casting technology, EFG (Edge-d
efined, Film-fed Growth) method.
In this method, no external pressure is applied to the liquid material, which relies on capillary action in a narrow forming tube or die to aspirate and solidify the liquid material upwards. In most cases, seed crystals are introduced into the liquid to initiate crystal growth. A representative patent disclosing the characteristics of this type of method is La Belle, Jr., US Pat. No. 347.
No. 1266 (issued October 7, 1969), Asano (As
U.S. Pat. No. 4,120,742 (1978).
October 17, 2007), and Harvey U.S. Pat. No. 4,937,053 (issued June 26, 1990).

【0011】方向性凝固部品又は単結晶部品の形成に関
する鋳造技術における前述の特許の一部及びその他で
は、所定の結晶配向(一次α及び/又は二次β配向)を
有している種結晶が用いられている。このような種結晶
は、所定の結晶配向を有している部品を凝固させるため
の開始(スタータ)手段を構成している。これまで、タ
ーボ機関のエアホイルを初めとして単結晶又は方向性を
もって凝固した細長い結晶粒部品の構成成分を接合する
には、通常、別個に鋳造した所定の結晶配向の部材が用
いられている。このような部材が部材間の界面に沿って
組み立てられ、一部品に接合されている。この種の接合
技術に関する特許としては、ジアメイ(Giamei)等の米
国特許番号第3967355号及び同第4033792
号が代表的である。これらの特許には、接合界面の両側
の結晶構造を合致させる試みが示されている。
In some and other of the aforementioned patents in the casting technique for forming directionally solidified or single crystal parts, seed crystals having a predetermined crystallographic orientation (primary α and / or secondary β orientation) It is used. Such seed crystals constitute a starting means for solidifying a part having a predetermined crystallographic orientation. Hitherto, in order to join components of a single crystal or a directionally solidified elongated crystal grain component such as an airfoil of a turbo engine, a separately cast member having a predetermined crystal orientation is usually used. Such members are assembled along the interface between the members and joined to one piece. Patents relating to this type of joining technology include U.S. Pat. Nos. 3,967,355 and 4,033,792 to Giamei et al.
No. is typical. These patents show attempts to match the crystal structures on both sides of the bonded interface.

【0012】本発明の方法は、現存する部品の端部に直
接、延長部を鋳造するか又は成長させて修理を可能にす
る工程の新規な組み合わせを提供する。部品自体を種又
はスタータ手段として用いることにより、元の部品の結
晶微細構造と合致し且つその結晶微細構造と連続な(配
向を含んでいる)結晶微細構造を延長部にもたらしてい
る。更に一形態では、延長部は、その延長部を成長させ
た元の部品端部又は本体の化学組成から概して識別可能
な化学組成を有している。ここで用いる用語「結晶構
造」(クリスタル・ストラクチャ)は、単結晶、多数の
細長い結晶粒等のあらゆる結晶形態、及びその方向性配
向を意味するものである。用語「化学組成」は又、全体
の化学的又は合金組成、並びに結晶構造内の析出物、
相、介在物、樹枝状晶等の寸法、形状、間隔及び組成の
ような特徴を包含するものである。例えば、Ni(ニッ
ケル)基超合金は通常、γ’析出物、間隔の開いた樹枝
状晶アーム及び種々の他の識別可能な相を含んでいる。
結晶構造及び化学組成は、化学的又は分光光学的分析、
並びに種々のX線及び顕微鏡写真法等の周知のよく用い
られる技術により、決定され、同定され得る。ここで用
いる用語「微細構造」(ミクロストラクチャ、顕微鏡構
造ともいう)は、結晶構造及び化学組成の両方の用語を
包含している。
The method of the present invention provides a novel combination of steps for casting or growing extensions directly to the ends of existing parts to allow repair. By using the component itself as a seed or starter means, the extension is provided with a crystalline microstructure that is consistent with and continuous (including orientation) with the crystalline microstructure of the original component. In yet another form, the extension has a chemical composition that is generally distinguishable from the chemical composition of the original component end or body from which the extension was grown. As used herein, the term “crystal structure” means any crystal form such as a single crystal, a large number of elongated crystal grains, and the directional orientation thereof. The term "chemical composition" also refers to the overall chemical or alloy composition, as well as precipitates within the crystal structure,
Features such as size, shape, spacing and composition of phases, inclusions, dendrites, etc. are included. For example, Ni (nickel) based superalloys typically contain γ'precipitates, spaced dendrite arms and various other distinguishable phases.
Crystal structure and chemical composition can be determined by chemical or spectroscopic analysis,
And can be determined and identified by well-known and commonly used techniques such as various X-ray and photomicrography techniques. As used herein, the term “microstructure” (also referred to as microstructure, microscopic structure) encompasses both crystal structure and chemical composition.

【0013】本発明の方法では、前掲の米国特許番号第
3967355号及び同第4033792号に示されて
いるように、別個の部材を部品延長部として用意し、そ
の延長部材の結晶配向を修理すべき部品と合致させ、次
いで、延長部を部品の所定の部分に適正な配向で接合す
る必要がない。本発明の方法は、このような工程のすべ
てを一操作で達成し、部品と一体で且つ同配向の延長部
を形成する。以下に詳述するように、本発明は、中空な
内部と、部品の端部を介して中空な内部と連通している
開口又は通路とを有している部品に延長部を設けるため
に、特に有用である。
In the method of the present invention, a separate member is provided as the part extension and the crystallographic orientation of the extension is repaired, as shown in the aforementioned US Pat. Nos. 3,967,355 and 4,033,792. It is not necessary to match the part to be mated and then bond the extension to a predetermined part of the part in the proper orientation. The method of the present invention accomplishes all of these steps in one operation, forming an extension that is integral with the component and of the same orientation. As described in more detail below, the present invention provides an extension to a component having a hollow interior and an opening or passage communicating with the hollow interior through the end of the component, Especially useful.

【0014】本発明の方法の一形態では、修理すべき部
品の端部に犠牲付加物を用いることにより、部品端部
の、部品延長部を成長させる溶融材料との相互作用、例
えば逆溶融(メルトバック)を最小限に抑える。更に、
本発明では、逆溶融の場合のように損傷した部品端部が
溶融材料と直接相互作用するので、前処理若しくは前成
形、又は端部からの材料切除の必要が著しく減少する
か、又はなくなる。
In one form of the method of the present invention, the use of a sacrificial appendage at the end of the part to be repaired causes the end of the part to interact with the molten material that grows the part extension, eg, reverse melting ( Melt back) to a minimum. Furthermore,
The present invention significantly reduces or eliminates the need for pretreatment or preforming, or material cutting from the ends, as the damaged part ends interact directly with the molten material as in the case of reverse melting.

【0015】本発明を評価する目的で、図1に示す形式
の装置を用いた。本実施例では円形断面のシール(密
封)したモリブデン・キャニスタ10に、モリブデンの
抵抗加熱ヒータ12が設けられている。キャニスタ10
内にアルミナ溶融るつぼ14が配置されている。キャニ
スタ10の頂部を通して、全体的に参照番号16で示さ
れている成形部材又はダイアセンブリが配置されてい
る。本実施例では、ダイアセンブリ16は、成形ダイ1
8と、ダイ延長部20とを含んでいる。成形ダイ18及
びダイ延長部20の各々は、その中空内部を画定してい
る内壁22及び24をそれぞれ有しており、成形ダイ1
8及びダイ延長部20は又、溶融るつぼ14から溶融材
料26を受け取る開口を有している。成形ダイ18及び
ダイ延長部20は、高温鋳造技術でよく用いられるアル
ミナで形成されており、その断面形状は、処理すべき部
品の断面形状と合致しているが、必ずしも同一である必
要はない。ダイ延長部20は、代表的には、例えばサフ
ィコン社(Saphikon Inc., Milford NH, U.S.A. )から
市販されている高純度多結晶酸化アルミニウム(アルミ
ナ)管又は単結晶アルミナ(サファイア)管から形成さ
れている。成形ダイ18は、代表的には、市販の高純度
低収縮率短繊維アルミナペーパシート材料、例えばジル
カ・プロダクツ社(Zircar Products, Florida NY, U.
S.A. )から市販されているタイプ99Wアルミナペー
パから形成されている。アルミナセメント、例えばジル
カ・プロダクツ社から市販されているZPI−306ア
ルミナセメントが、重ね継手部及びアルミナシート材料
の隅(コーナ)や折曲げ部等の大きく変形した部分を接
合(セメント)するために用いられた。アルミナセメン
トは、短いアルミナ繊維と、小さなアルミナ粒子との混
合物であって、未焼成状態でバインダとして作用する少
量の不特定有機アルミニウム化合物(おそらくは、アル
ミニウムジアセテート又はサブアセテート)を有してい
る。高純度キャスタブル・アルミナセラミック、例えば
コトロニクス社(Cotronics Corp., Brooklyn NY, U.S.
A.)から市販されているRTC−60キャスタブル・セ
ラミックが、成形ダイ18内の溶融プールに対する湾曲
底面を形成するために用いられた。エアホイルダイ頂部
は、次のようにして形成された。即ち、アルミナペーパ
シートから外壁を適当な形状に形成すると共に接合(セ
メント)し、次いで、多結晶又は単結晶サファイア管を
鋳造可能なアルミナセラミック材料と共に底部における
所定の位置に鋳造することにより、エアホイルダイ頂部
は形成された。こうしてダイで、所望の成形ダイ18の
形状の浅い(深さ約0.6インチの)リザーバを供給す
るダイ延長管20を構成した。キャスタブルセラミック
を用いてダイアセンブリ16を製造する方法として、不
均一な乾燥を防止するためプラスチックバッグ内で一夜
キュア(硬化)し、約110°C(230°F)で2時
間ベークアウト(焼き付け)し、そして1000°C
(1832°F)で1時間焼成してセラミックを完全に
キュアした。モリブデン抵抗加熱ヒータ28が、ダイ1
8の中空内部を移動し凝固する際の溶融材料26の状態
を制御するのを補助するように、ダイアセンブリ16を
囲んでいる。
For the purpose of evaluating the invention, an apparatus of the type shown in FIG. 1 was used. In the present embodiment, a molybdenum resistance heater 12 is provided on a molybdenum canister 10 having a circular cross section (sealed). Canister 10
An alumina melting crucible 14 is arranged inside. Through the top of the canister 10 is positioned a molding member or die assembly, generally designated by the reference numeral 16. In this embodiment, the die assembly 16 is the molding die 1
8 and a die extension 20. Molding die 18 and die extension 20 each have inner walls 22 and 24 defining a hollow interior thereof, respectively.
8 and die extension 20 also have openings for receiving molten material 26 from the melting crucible 14. The molding die 18 and the die extension 20 are made of alumina, which is often used in high temperature casting techniques, and its cross-sectional shape matches the cross-sectional shape of the part to be treated, but it does not necessarily have to be the same. . Die extension 20 is typically formed from, for example, a high purity polycrystalline aluminum oxide (alumina) tube or a single crystal alumina (sapphire) tube commercially available from Saphikon Inc., Milford NH, USA. ing. The molding die 18 is typically a commercially available high purity, low shrinkage short fiber alumina paper sheet material such as Zircar Products, Florida NY, U.
It is formed from type 99W alumina paper commercially available from SA). Alumina cement, for example ZPI-306 alumina cement commercially available from Zirca Products, is used to join (cement) large deformed parts such as lap joints and corners and bends of alumina sheet material. Was used. Alumina cement is a mixture of short alumina fibers and small alumina particles with a small amount of an unspecified organoaluminum compound (probably aluminum diacetate or subacetate) that acts as a binder in the green state. High-purity castable alumina ceramics such as Cotronics Corp., Brooklyn NY, US
A RTC-60 castable ceramic commercially available from A.) was used to form a curved bottom surface for the molten pool in the forming die 18. The air foil die top was formed as follows. That is, the outer wall is formed and joined (cemented) from an alumina paper sheet into a suitable shape, and then a polycrystalline or single crystal sapphire tube is cast with a castable alumina ceramic material in place at the bottom to form an air foil die. The top was formed. The die thus constituted a die extension tube 20 for supplying a shallow reservoir (having a depth of about 0.6 inch) of the desired forming die 18. As a method of manufacturing the die assembly 16 using castable ceramic, the die assembly 16 is cured (cured) overnight in a plastic bag to prevent uneven drying, and then baked out at about 110 ° C (230 ° F) for 2 hours. And then 1000 ° C
The ceramic was completely cured by firing at (1832 ° F) for 1 hour. The molybdenum resistance heater 28 is used for the die 1.
A die assembly 16 is enclosed to help control the state of the molten material 26 as it travels through the hollow interior of 8 and solidifies.

【0016】キャニスタ10の密閉内部30を加圧する
ために、例えばアルゴンのような流体圧力源(図示せ
ず)に連結されている流体圧力入口管32が、キャニス
タ10の壁を貫通して設けられている。圧力計34がキ
ャニスタ内部の圧力を感知し、キャニスタ10内に所望
の予め選択したレベルの圧力を維持するか、又は所望の
スケジュールにて予め選択したレベルの圧力を維持する
ように、流体圧力源用の圧力制御装置(図示せず)に圧
力データを供給し得る。キャニスタ内部30での温度感
知には、熱電対36が用いられている。抵抗加熱ヒータ
12及び28への電力が炉温制御装置38を介して、所
望通りに制御され、スケジュール調節されている。
A fluid pressure inlet tube 32, which is connected to a fluid pressure source (not shown), such as argon, for pressurizing the sealed interior 30 of the canister 10 is provided through the wall of the canister 10. ing. A fluid pressure source to sense pressure inside the canister and maintain a desired preselected level of pressure within the canister 10 or to maintain a preselected level of pressure at a desired schedule. Pressure data may be provided to a pressure controller (not shown) for the device. A thermocouple 36 is used for temperature sensing inside the canister 30. Electric power to the resistance heaters 12 and 28 is controlled and scheduled as desired via the furnace temperature controller 38.

【0017】図2の部分的断面図は、図1の2−2線に
沿って切られたものである。図2における参照番号の意
味は図1の構成要素と同じであって、同図は成形ダイ1
8、ダイ延長部20及びダイ抵抗加熱ヒータ28を示
す。これらの構成要素の各々は、図2では、図1のエア
ホイル部品40の形状に対応しているエアホイル形状の
断面を有している。しかしながら、これらの断面は、今
行おうとしている修理に必要な任意所望の形状を採り得
ることを理解されたい。延長部は、エアホイル部品40
上に凝固界面42(図1を参照)で成長している。しか
しながら、延長すべき部品の形状及び延長部の所望の形
状に応じて、このような部材には、どのような形状で
も、又はどのような形状の組み合わせでも用いることが
できることを理解されたい。
The partial cross-sectional view of FIG. 2 is taken along line 2-2 of FIG. The reference numerals in FIG. 2 have the same meanings as the constituent elements in FIG.
8, die extension 20 and die resistance heater 28 are shown. Each of these components has an airfoil-shaped cross-section in FIG. 2 that corresponds to the shape of the airfoil component 40 of FIG. However, it is to be understood that these cross-sections can have any desired shape required for the repair underway. The extension is an air wheel component 40
Growing on top of the solidification interface 42 (see FIG. 1). However, it should be understood that any shape or combination of shapes may be used for such members, depending on the shape of the part to be extended and the desired shape of the extension.

【0018】本発明を評価する一例として、図3に線図
的に示す一般形式のガスタービンエンジンのタービンブ
レードを用いた。このようなブレードは、参照番号44
で全体的に示されている基部と、参照番号46で全体的
に示されているエアホイルと、ブレード先端48とを含
んでいる。ブレードは、空気冷却用の中空な内部を有し
ており、冷却孔又は通路50が、その中空な、通常ラビ
リンス状の内部と連通している。このようなブレード
は、多数の細長い結晶粒のような結晶構造を含んでいる
方向性凝固した微細構造を有しているので、このような
微細構造を修理部分にも連続させなければならないとす
ると、先端48の損傷の修理は困難である。本発明は、
ブレード先端上において、親ブレード先端から成長し且
つその親ブレード先端に適合している結晶構造及び化学
組成の微細構造を有している延長部の成長を可能にす
る。この評価では、図3のエアホイル46の破線52よ
り軸線方向外側の先端部48を修理するものとした。こ
のようなブレードを鋳造する材料は、ニッケル基超合金
であって、その公称組成は、重量%表示で、6.15%
Al(アルミニウム)、6.35%Ta(タンタル)、
4.9%W(タングステン)、2.8%Re(レニウ
ム)、12%Co(コバルト)、6.8%Cr(クロ
ム)、1.5%Hf(ハフニウム)及び残部Ni(ニッ
ケル)と、選択された微量の合金添加物と、不可避的不
純物とから成るものであった。このような鋳造ブレード
の微細構造は、一方向に配向された多数の細長い結晶粒
であった。
As an example for evaluating the present invention, a turbine blade of a general type gas turbine engine shown diagrammatically in FIG. 3 was used. Such a blade is designated by reference numeral 44.
Includes a base generally indicated at 4, an airfoil generally indicated at 46, and a blade tip 48. The blade has a hollow interior for air cooling, with cooling holes or passages 50 communicating with the hollow, typically labyrinth-like interior. Since such a blade has a directionally solidified microstructure containing a crystal structure such as a large number of elongated crystal grains, it is necessary to make such a microstructure continuous with a repair portion as well. , Damage to the tip 48 is difficult to repair. The present invention is
It allows the growth of extensions on the blade tip that grow from the parent blade tip and have a crystalline structure and chemical composition microstructure that is compatible with the parent blade tip. In this evaluation, the tip portion 48 of the air wheel 46 in FIG. The material from which such blades are cast is a nickel-base superalloy whose nominal composition is 6.15% by weight.
Al (aluminum), 6.35% Ta (tantalum),
4.9% W (tungsten), 2.8% Re (rhenium), 12% Co (cobalt), 6.8% Cr (chromium), 1.5% Hf (hafnium) and the balance Ni (nickel), It consisted of selected trace amounts of alloy additives and inevitable impurities. The microstructure of such cast blades was a large number of elongated grains oriented in one direction.

【0019】同様ではあるが、他のニッケル基超合金を
図1のキャニスタ10内の溶融るつぼ14に入れ、キャ
ニスタ10をシール(密封)した。溶融るつぼ14内の
ニッケル基超合金の公称組成は、重量%表示で、6.7
%Al、6.2%Ta、2%Re、10.5%Co、1
6%Cr、1.6%Hf及び残部Niと、選択された微
量の合金添加物と、不可避的不純物とから成るものであ
った。超合金を抵抗加熱ヒータ12によって、低酸素ア
ルゴン雰囲気中で約2790°F〜2905°Fの範囲
の温度で溶融した。成形ダイ18とダイ延長部20とを
含んでいるダイアセンブリ16を図1に示すような所定
の位置に配置して、流体圧力入口管32を通して加圧ア
ルゴンを導入することにより、溶融金属を加圧した。約
48インチH2 Oの圧力で、溶融金属をダイ延長部20
内で上向きに成形ダイ18に押し込んだ。約50.5イ
ンチH2 Oが、溶融金属26をブレード先端48と接触
させるために十分な圧力であり、この状態で約4分間保
持した。その間に、ブレード先端48は、凝固界面42
(図1及び図3に破線52で示す)まで逆溶融すること
により、溶融金属26と相互作用した。更に、ブレード
先端48は、ダイ18内の溶融金属26に対する配向成
長種として作用した。次に、エアホイル部品40及び部
品端部又はブレード先端48を、図1に矢印54で示す
ように上向きに約0.2インチ/分の速度で移動させる
ことにより、引き抜いた。この結果、ブレード先端48
がダイ18内で凝固し、エアホイルブレード先端48と
同じ方向性をもって凝固した多数の細長い結晶粒の結晶
構造を有している延長部を成長させた。延長部は、ブレ
ード先端と連続且つ一体であった。ブレード先端48と
同じ形状及び結晶構造配向の延長部が約0.4インチ得
られるまで、引き抜き及び方向性凝固を継続した。
Similar, but other nickel-based superalloys were placed in the melting crucible 14 in the canister 10 of FIG. 1 and the canister 10 was sealed. The nominal composition of the nickel-base superalloy in the melting crucible 14 is 6.7% by weight.
% Al, 6.2% Ta, 2% Re, 10.5% Co, 1
It consisted of 6% Cr, 1.6% Hf and balance Ni, a small amount of alloy additives selected, and inevitable impurities. The superalloy was melted by a resistance heater 12 in a low oxygen argon atmosphere at a temperature in the range of about 2790 ° F to 2905 ° F. The die assembly 16 including the forming die 18 and the die extension 20 is placed in position as shown in FIG. 1 and the molten metal is added by introducing pressurized argon through the fluid pressure inlet tube 32. Pressed. At a pressure of about 48 inches H 2 O, the molten metal is transferred to the die extension 20.
It was pushed upward into the molding die 18 inside. About 50.5 inches H 2 O was sufficient pressure to bring the molten metal 26 into contact with the blade tip 48 and held in this state for about 4 minutes. Meanwhile, the blade tip 48 is
It interacted with the molten metal 26 by reverse melting up to (as indicated by the dashed line 52 in FIGS. 1 and 3). Furthermore, the blade tip 48 acted as an oriented growth seed for the molten metal 26 in the die 18. The airfoil component 40 and component end or blade tip 48 were then withdrawn by moving upwards at a rate of about 0.2 inches / minute as indicated by arrow 54 in FIG. As a result, the blade tip 48
Solidified in the die 18 to grow an extension having a crystal structure of a large number of elongated crystal grains solidified in the same direction as the air-foil blade tip 48. The extension was continuous and integral with the blade tip. Withdrawal and directional solidification continued until about 0.4 inch of extension with the same shape and crystallographic orientation as the blade tip 48 was obtained.

【0020】このプロセスの間、ダイヒータ28を用い
て、ダイアセンブリ16内の温度及び凝固界面42の位
置を制御した。方向性凝固鋳造技術でよく知られ、広く
用いられているように、図示していない冷し金(チル)
を同じ位置に用いることにより、凝固界面の更なる制御
を行うことができる。このような冷し金によって、所定
の凝固及び微細構造成長に望ましい急峻な熱勾配を与え
ることができる。
During this process, the die heater 28 was used to control the temperature within the die assembly 16 and the position of the solidification interface 42. A chill, not shown, as is well known and widely used in directional solidification casting technology
Further control of the solidification interface can be achieved by using the same position. Such chills can provide the desired steep thermal gradients for a given solidification and microstructure growth.

【0021】ダイアセンブリをアルミナから形成したの
で、ダイアセンブリのエアホイル形状断面における溶融
深さの変動が、非濡れ系に予想される通りのものである
と観測された。このため、前縁から後縁まで先端全域に
わたっての接触が達成されるように、成長種ブレード先
端部をダイ内に配置することが可能になった。上述の実
施例に示したように、ブレード先端合金の組成は、溶融
金属から先端上に成長した延長部の合金の組成とは相違
した。しかしながら、これら2つの組成は、延長部の結
晶構造が、延長部に対して本体部となるブレード先端の
結晶構造と一体且つ連続に成長するように、選択した。
この成長モードはエピタキシャル成長ということもあ
る。本発明の内容では、これは通常、ブレード先端(又
は本体部)の合金と延長部の合金との間の適合性を確保
する上で必要な条件である。適合性(共存性又は両立
性)は、一般に、これらの合金が互いに、汚染、液体金
属脆化、界面での脆い相の形成若しくはその他により、
悪影響を及ぼさないことを意味する。適合性は又、ブレ
ード先端と延長部との間での機械的特性、物理的特性及
び金属工学的構造の不連続性におけるある限度を意味す
る。最終的には、適合性は性能により測定しなければな
らない。もしも1つの合金の延長部を他の合金の部品上
に繰り返し成長させることができるならば、もしもその
上に延長部を成長させた部品がその後の製造作業に耐え
られるならば、又、もしも仕上げ済み部品が使用時に良
好に機能するならば、上述した一般論にもかかわらず、
その例外として、これら2つの合金が適合していると結
論せざるを得ない。同じことが、犠牲付加物についても
成り立つ。ここで用いる表現「……に適合している溶融
材料」は、液体状態で存在するときに前述した適合性基
準を満たす材料又は合金を意味すると解する。
Since the die assembly was formed from alumina, variations in melt depth in the airfoil-shaped cross section of the die assembly were observed to be as expected for a non-wetting system. This allowed the growth seed blade tip to be placed in the die such that contact was achieved across the tip from the leading edge to the trailing edge. As shown in the above examples, the composition of the blade tip alloy was different from the composition of the alloy of the extension grown on the tip from the molten metal. However, these two compositions were chosen such that the crystal structure of the extension grew integrally and continuously with the crystal structure of the blade tip, which was the body for the extension.
This growth mode is sometimes called epitaxial growth. In the context of the present invention, this is usually a necessary condition to ensure compatibility between the blade tip (or body) alloy and the extension alloy. Compatibility (coexistence or compatibility) generally refers to the fact that these alloys are mutually contaminated by contamination, liquid metal embrittlement, formation of brittle phases at the interface or otherwise.
Means no adverse effect. Compatibility also means a certain limit in the discontinuity of mechanical properties, physical properties and metallurgical structures between the blade tip and the extension. Ultimately, conformity must be measured by performance. If an extension of one alloy can be repeatedly grown on a part of another alloy, and if the part on which the extension is grown can withstand subsequent manufacturing operations, then also finish If the used parts work well in use, despite the general discussion above,
As an exception, we have to conclude that these two alloys are compatible. The same is true for sacrificial appendages. The expression “molten material conforming to ...” as used herein is understood to mean a material or alloy which, when present in the liquid state, fulfills the aforementioned compatibility criteria.

【0022】本発明を実施して得られる部品は、本体
部、例えば親ブレード先端を含んでおり、親ブレード先
端は、内部通路を有していると共に、上述の実施例では
一方向に配向されている多数の細長い結晶粒の第1の結
晶構造と、本体部の合金組成に基づく第1の化学組成と
を有している。本体部と一体で且つ連続な延長部は、本
体部の第1の結晶構造と連続であり且つ適合性のあるも
のとして第2の結晶構造を有しており、又、本体部の第
1の化学組成と合致していると共に適合しているが、第
1の化学組成と識別可能な第2の化学組成を有してい
る。本体部と延長部との間の界面部は、合致しており別
個に形成されている異なる部材を互いに拡散接合する従
来の方法により得られる界面とは異なっている。本発明
と従来法との主要な差異は界面に存する。本発明では、
本体の表面上に延長部として選択した液体材料から原子
の層を順次積層することにより、延長部をエピタキシャ
ル成長させる。従って、結晶構造は界面の両側で連続で
ある。二次結晶粒配向を横方向において合致させること
が困難な従来の界面接合技術と異なり、本発明の方法で
は更に、二次結晶粒配向を成長させることができる。従
って、エピタキシャル成長領域又は修復区域は、一次方
向のみでなく、二次方向においても、部品の元の金属工
学的結晶粒構造又は配向と合致する。界面及び修復区域
において等軸結晶粒を有する現在の修理方法に対する利
点は、機械的及び金属工学的特性に関して顕著である。
従来の方法を用いると、元の部品の金属工学的結晶粒構
造が延長部又は修復区域と合致しないからである。本体
部及び延長部に異なる合金を選択した場合でさえも、一
般的には、凝固した構造に隣接する液体中の原子種の迅
速な混合の結果として、界面領域では金属工学的構造に
勾配が生じる。従来の方法を十分注意して実施したとし
ても、本体部と、他の延長部との間に局所的な表面凹凸
や小さなミスアライメントが生じる可能性が高く、これ
らは2つの部品間に、ある種の小角境界を生じさせる結
果となる。同様に、いずれかの部品の汚染物が界面に捕
捉され、これにより接合部を弱くする可能性が高い。更
に、このような部品を修理する従来の方法には、通常、
溶融金属が通路に流れ込み、凝固するにつれて、通路を
塞いでしまう欠点がある。こうなると、通路を開通させ
るために追加の切削作業が必要になる。
A component obtained by practicing the present invention includes a body, eg, a parent blade tip, which has an internal passageway and which in the above-described embodiment is unidirectionally oriented. Has a first crystal structure of a large number of elongated crystal grains, and a first chemical composition based on the alloy composition of the main body. The integral and continuous extension of the body has a second crystalline structure which is continuous and compatible with the first crystalline structure of the body, and also has a first crystalline structure of the body. It has a second chemical composition that matches and is compatible with the chemical composition but is distinguishable from the first chemical composition. The interface between the body and the extension differs from the interface obtained by the conventional method of diffusion bonding different mating and separately formed members together. The main difference between the present invention and the conventional method lies in the interface. In the present invention,
The extension is epitaxially grown by sequentially depositing layers of atoms from the liquid material selected as the extension on the surface of the body. Therefore, the crystal structure is continuous on both sides of the interface. Unlike conventional interfacial bonding techniques, where it is difficult to match the secondary grain orientations in the lateral direction, the method of the present invention also allows the secondary grain orientations to grow. Thus, the epitaxial growth region or repair zone matches the original metallurgical grain structure or orientation of the component not only in the primary direction but also in the secondary direction. The advantages over current repair methods with equiaxed grains at the interface and the repair area are significant with respect to mechanical and metallurgical properties.
This is because the metallurgical grain structure of the original part does not match the extension or repair area using conventional methods. Even when different alloys are chosen for the body and extension, there is generally a gradient in the metallurgical structure in the interfacial region as a result of the rapid mixing of atomic species in the liquid adjacent to the solidified structure. Occurs. Even if the conventional method is performed with great care, it is likely that local surface irregularities or small misalignments will occur between the body and other extensions, which are between the two parts. The result is a small angle boundary of the seed. Similarly, contaminants on either component are likely to be trapped at the interface, thereby weakening the joint. Moreover, conventional methods of repairing such parts typically include
There is the drawback that as the molten metal flows into the passage and solidifies, it blocks the passage. This would require additional cutting work to open the passage.

【0023】親エアホイルと同じ断面を有しており、エ
アホイルブレード先端の修理に必要なタイプの延長部を
制御しながら成長させることが可能なことを、上述した
実施例は示している。この実施例は一端、即ち先端延長
部のみについてのものであるが、本発明は多数の部品端
部、例えば多数のブレード先端を同時に修理するように
拡張することができることを理解されたい。本発明は、
通路を有している他の一方向に配向された部品、例えば
エアホイルベーンの修理にも用いることができる。
The above-described embodiments have shown that they have the same cross section as the parent airfoil and allow controlled growth of extensions of the type required for repair of airfoil blade tips. Although this embodiment is for one end only, the tip extension, it should be understood that the invention can be extended to repair multiple component ends, eg, multiple blade tips simultaneously. The present invention is
It can also be used to repair other unidirectionally oriented components having passageways, such as air foil vanes.

【0024】この実施例から、延長部の結晶構造が現存
する部品の結晶構造と実質的に同じでなければならない
と結論された。しかしながら、予期せざることには、現
存する部品と延長部との間で、化学組成、特に合金組成
にかなりの差があってもよく、場合によっては好ましい
ことさえあることを見出した。本発明を実施した結果と
して、図3のエアホイル46は、図4に示すように、修
理を行いたかった位置である破線52からの延長部56
を含んでいる。図4の部分的な線図から分かるように、
エアホイル46を成長種として用いた結果、親エアホイ
ルの微細構造と連続且つ一体の部分として、本実施例で
は多数の細長い結晶粒を含んでいる適合性の微細構造を
有している延長部56が得られる。
From this example, it was concluded that the crystal structure of the extension should be substantially the same as the crystal structure of the existing component. However, it has been unexpectedly found that there may be, and in some cases even preferred, significant differences in chemical composition, especially alloy composition, between existing parts and extensions. As a result of practicing the present invention, the airfoil 46 of FIG. 3, as shown in FIG. 4, extends 56 from the dashed line 52 where repair was desired.
Is included. As can be seen from the partial diagram of FIG.
As a result of using the airfoil 46 as a growth seed, an extension 56 having a conformable microstructure, which in this embodiment includes a number of elongated grains, is formed as a continuous and integral part of the microstructure of the parent airfoil. can get.

【0025】ガスタービンエンジンの空気冷却ブレード
の先端部の他の形状を、主要部を示す斜視図である図
5、及び図5の6−6線方向に沿って見た断面図である
図6に示す。この形式の先端は「スクイーラ先端」と呼
ばれることもある。それは、作動条件によっては、この
先端が対向する部材に干渉し、又はその部材を擦り、ク
リアランスゼロの状態に近付くことがあるからである。
このような干渉の結果として、エアホイル60の外周リ
ム58(図5及び図6)が摩耗し、又は損傷されるおそ
れがある。このような擦れ状態がない場合でさえも、長
い動作期間の間には、空気中の粒子や酸化がリム58を
摩耗し、リム58の損傷につながるおそれがある。本発
明の方法を用いて、前述の実施例に記載した態様で延長
部を設けることにより、このような損傷を修理すること
ができる。しかしながら、リム58が狭いか、又は損傷
がシェルフ62の近くまで及んでいる場合には、シェル
フ62への損傷を回避するために、図1の溶融材料26
における逆溶融のようなリム58の相互作用を制限し、
注意深く制御するべきである。本発明の方法の一形態で
は、リム58によって支持されている犠牲付加物(図7
に参照番号64で示す)を用いる。図7におけるリム5
8のエッジ又は表面66は、侵食され、損傷されて、修
理が必要な状態になっていることを表している。
FIG. 6 is a cross-sectional view of another shape of the tip end portion of the air cooling blade of the gas turbine engine taken along the line 6-6 in FIG. Shown in. This type of tip is sometimes called a "squealer tip". This is because, depending on the operating conditions, the tip may interfere with the opposing member or rub against the member and approach the state of zero clearance.
As a result of such interference, the outer peripheral rim 58 (FIGS. 5 and 6) of the airfoil 60 may be worn or damaged. Even in the absence of such rubbing conditions, particles and oxidation in the air can wear the rim 58 and damage it during long periods of operation. Using the method of the present invention, such damage can be repaired by providing extensions in the manner described in the previous examples. However, if the rim 58 is narrow or the damage extends close to the shelf 62, then the molten material 26 of FIG.
Restricting rim 58 interactions such as reverse melting in
It should be carefully controlled. In one form of the method of the invention, the sacrificial appendage (FIG.
(Reference numeral 64) is used. Rim 5 in Figure 7
The edge or surface 66 of 8 indicates that it has been eroded, damaged and in need of repair.

【0026】犠牲付加物64は、ブレード先端と同じ微
細構造、例えば多数の細長い結晶粒又は単結晶を有して
いる必要はない。必要なことは、付加物64がリム58
に取り付けられていると共に、溶融材料26に適合して
いる材料から形成されていることのみである。例えば、
溶融材料26がニッケル基超合金である場合には、付加
物64を、ニッケルにすることもできるし、溶融材料2
6の組成を希釈したり、若しくは実質的に変えたりしな
い元素を含んでいるニッケル基合金、又は溶融材料26
の合金化元素の一種の合金等とすることができる。付加
物64は、通路への影響がないならば、当業者に周知の
種々の方法、例えばフレーム溶射、電着、予め形成され
ている部材の拡散接合等により設けることができる。通
路が影響を受けると、部品内部との連通を確保するため
に、追加の作業が必要になる。又、犠牲付加物64は本
発明の方法を実施する際に溶融材料26中に溶解するの
で、付加物64の形状は、好都合なものであればどのよ
うな形状でもよい。即ち、付加物を、図7に示すように
リム58の延長部として成形したり、リム58によって
支持されているシム、シート又はホイルとしたりするこ
とができる。溶融材料26によって付加物64が溶解す
ると、少なくともリム58の表面微細構造が溶融材料2
6に露呈され、このような表面が本発明に従って成長種
として作用することが可能になる。犠牲付加物64を用
いることにより、図1のエアホイル部品40の適正な位
置決めが容易になり、このため、図5、図6及び図7の
エアホイル60のような部品を修理しているとき、図7
の逆溶融線68は、シェルフ62の位置又はシェルフ6
2内にくるのではなく、シェルフ62から離れる。この
ような犠牲付加物がないと、溶融材料26の完全な接触
及び溶融材料26との相互作用を達成するために、リム
58をシェルフ62内に逆溶融することが必要になるお
それがある。
The sacrificial appendage 64 need not have the same microstructure as the blade tip, eg, many elongated grains or single crystals. All that is required is that the addendum 64 be the rim 58.
Attached to the molten material 26 and formed from a material that is compatible with the molten material 26. For example,
If the molten material 26 is a nickel-based superalloy, the additive 64 can be nickel or the molten material 2
A nickel-base alloy containing an element that does not dilute or substantially change the composition of No. 6, or a molten material 26
The alloying element may be a kind of alloy or the like. The appendages 64 can be provided by various methods known to those skilled in the art, such as flame spraying, electrodeposition, diffusion bonding of preformed members, etc., as long as they do not affect the passage. When the passage is affected, additional work is required to ensure communication with the interior of the part. Also, because the sacrificial adduct 64 dissolves in the molten material 26 when performing the method of the present invention, the shape of the adduct 64 can be any convenient shape. That is, the addenda can be shaped as an extension of the rim 58 as shown in FIG. 7 or can be a shim, sheet or foil supported by the rim 58. When the adduct 64 is melted by the molten material 26, at least the surface microstructure of the rim 58 is melted.
Exposed to No. 6 allows such surfaces to act as growth seeds in accordance with the present invention. The use of the sacrificial appendage 64 facilitates proper positioning of the airfoil component 40 of FIG. 1 so that when a component such as the airfoil 60 of FIGS. 5, 6 and 7 is being repaired, the 7
The reverse melting line 68 of the
Instead of being in 2, it leaves the shelf 62. Without such sacrificial addendum, it may be necessary to reverse melt the rim 58 into the shelf 62 in order to achieve full contact and interaction with the molten material 26.

【0027】線図的断面図である図8、図9及び図10
に、中空内部を有している部品の修理に関して、図1に
示すような周囲を囲んでいる成形ダイ(図示せず)にお
いて、本発明の方法を実施する一連の工程を示す。例え
ば、このような内部は、空気冷却タービンブレード又は
ベーンにおけるラビリンス通路70とすることができ
る。便宜上、参照番号のいくつかを先の実施例に用いた
のと同じ参照番号とする。図8では、リム58が溶融材
料26と接触していると共に、仮想線で示されている先
のリムエッジ66から溶融材料26によって部分的に逆
溶融されている。図9において、逆溶融(メルトバッ
ク)は更に継続して、リム58の残存部が溶融材料26
への成長種として作用するのに十分にリム58内を進行
し、逆溶融線68まで達している。次に、エアホイル6
0を、溶融材料26と接触状態を保ったまま、図10に
矢印54で示すように上向きに移動させる。こうして、
溶融線68より上方での凝固により、リム58上に破線
72で境界を定められている延長部56を成長させる。
溶融線68は、前述したように凝固界面42となる。部
品によっては、ブレード延長部56が中実であれば、所
望に応じて追加の孔を穿孔して、中空内部からの空気排
出又は中空内部の外部連通を実現することができる。例
えば、このような孔を、材料切除技術において周知でよ
く用いられているレーザ穿孔、電気化学法又は放電加工
法により形成することができる。
8, FIG. 9 and FIG. 10 which are schematic sectional views
FIG. 1 shows a series of steps for carrying out the method of the present invention in a surrounding forming die (not shown) as shown in FIG. 1 for repairing a part having a hollow interior. For example, such an interior may be a labyrinth passage 70 in an air cooled turbine blade or vane. For convenience, some of the reference numbers are the same as used in the previous examples. In FIG. 8, the rim 58 is in contact with the molten material 26 and is partially reverse melted by the molten material 26 from the previous rim edge 66 shown in phantom. In FIG. 9, reverse melting (melt back) is further continued, and the remaining portion of the rim 58 is the molten material 26.
It travels in the rim 58 sufficiently to act as a growth seed to reach the reverse melting line 68. Next, the air foil 6
0 is moved upward while maintaining contact with the molten material 26, as indicated by arrow 54 in FIG. Thus
Solidification above the melting line 68 causes the extension 56, bounded by the dashed line 72, to grow on the rim 58.
The fusion line 68 becomes the solidification interface 42 as described above. Depending on the part, if the blade extension 56 is solid, additional holes may be drilled as desired to provide air discharge from the hollow interior or external communication of the hollow interior. For example, such holes can be formed by laser drilling, electrochemical or electrical discharge machining methods, which are well known and commonly used in the material ablation art.

【0028】本発明を評価する一例では、ガスタービン
の作動条件に置いた後の、図5、図6及び図7に示す形
式の空冷タービンブレードを用いた。ブレードは先の実
施例と同じニッケル基超合金から形成されている。この
合金は、その組成中にAlとHfとを含有しており、こ
れらの元素は、高温の酸化状態に露呈されると、安定な
表面酸化物を形成する。このような合金化元素、及び場
合によってはイットリウムは、タービンブレードを形成
しているニッケル基超合金によく用いられている。従っ
て、空冷通路又は孔、例えば図5、図6及び図7の孔7
4の露出表面は、表面酸化物で被覆されており、このよ
うな表面酸化物は、溶融物26のような溶融材料と相互
作用しないし、溶融材料の中で溶解もしない。このよう
な表面は酸化物であるので、非濡れモールドとして作用
する。この実施例では、孔が形成されているブレード材
料内に逆溶融を進行させた。予期せざることに、先の実
施例の延長部の材料と同じ組成を有している溶融材料2
6と接触したとき、孔のほとんどが閉塞されず、孔の健
全性が維持された。しかしながら、このような非濡れ作
用が、溶融修理材料と相互作用する所定のブレード先端
の他の部分に影響するのを回避するために、酸化物や皮
膜等を除去する前処理、例えば機械的又は化学的表面処
理を用いて、部品延長部の成長を促進することができ
る。本発明の方法の一形態では、溶融物に加える流体圧
力は、溶融物を成形部材内に押し入れるために適正であ
るが、溶融物を酸化物被覆孔に押し込むために必要な圧
力よりも小さい値に選定されている。このような圧力限
度は、孔の寸法の関数である。
In one example for evaluating the present invention, air cooled turbine blades of the type shown in FIGS. 5, 6 and 7 were used after being placed in gas turbine operating conditions. The blade is formed from the same nickel-base superalloy as in the previous embodiment. This alloy contains Al and Hf in its composition and these elements form stable surface oxides when exposed to the high temperature oxidation state. Such alloying elements, and in some cases yttrium, are commonly used in nickel-base superalloys forming turbine blades. Accordingly, air cooling passages or holes, such as holes 7 in FIGS. 5, 6 and 7.
The exposed surface of 4 is coated with a surface oxide which does not interact with or dissolve in the molten material such as melt 26. Since such a surface is an oxide, it acts as a non-wetting mold. In this example, reverse melting proceeded into the blade material where the holes were formed. Unexpectedly, a molten material 2 having the same composition as the extension material of the previous example.
When contacted with 6, most of the holes were not blocked and the integrity of the holes was maintained. However, in order to avoid such non-wetting effects affecting other parts of a given blade tip that interact with the fused repair material, pretreatments such as mechanical or mechanical removal of oxides, coatings, etc. Chemical surface treatments can be used to promote the growth of component extensions. In one form of the method of the present invention, the fluid pressure applied to the melt is adequate to force the melt into the shaped member, but less than the pressure required to force the melt into the oxide coated holes. Selected as a value. Such pressure limits are a function of hole size.

【0029】本発明によれば、少なくとも1つの内部通
路を有している部品又は部材を一方向に配向されている
成長種として用いて、その部材の端部に、部材の微細構
造と合致した微細構造を有している識別可能な延長部を
形成する。このような延長部は、成長種の材料に適合し
ているか、又は成長種の材料と合致している溶融材料か
ら形成されているので、延長部は部材と一体に形成され
ていると共に、部材の微細構造と連続な微細構造を有し
ている。しかしながら、上述したように、部材の組成
と、溶融材料の組成、従って、溶融材料から成長する延
長部の組成とは、同じである必要はない。例えば、耐環
境性の高い延長部を形成するための溶融材料の選択は、
成長種として作用する部材と溶融材料から成長する延長
部との間の結晶構造の許容可能な不一致度(ミスマッ
チ)に依存している。成長種として作用する部品端部の
溶融材料からの移動の速度は、少なくとも加えられる流
体圧力、溶融物の温度、凝固界面での熱勾配、並びに延
長部の凝固及び成長の速度の関数である。
In accordance with the present invention, a component or member having at least one internal passage is used as a unidirectionally oriented growth seed to match the microstructure of the member at the end of the member. Forming an identifiable extension having a microstructure. Since such an extension is formed from a molten material that is compatible with or compatible with the growing seed material, the extension is integrally formed with the member and It has a fine structure and a continuous fine structure. However, as mentioned above, the composition of the member and the composition of the molten material, and thus of the extension grown from the molten material, need not be the same. For example, the choice of molten material to form a highly environmentally resistant extension is
It relies on an acceptable degree of mismatch in the crystal structure between the member acting as a growth seed and the extension grown from the molten material. The rate of migration of the component end from the molten material, which acts as a growth species, is a function of at least the applied fluid pressure, the temperature of the melt, the thermal gradient at the solidification interface, and the rate of solidification and growth of the extension.

【0030】本発明の方法では、もしも溶融材料の融点
が成長種として作用している部品端部の融点よりも低い
ならば、溶融材料と成長種との相互作用が成長種として
の部品端部の完全な溶融を伴うことを必要としない。必
要なことは、界面を横切って溶融材料内に進行する結晶
構造の成長を可能にする条件が界面で存在することのみ
である。
In the method of the present invention, if the melting point of the molten material is lower than the melting point of the end of the component acting as a growth seed, the interaction between the molten material and the growing seed causes the end of the component as a growth seed. Need not be accompanied by a complete melting of. All that is required is that conditions exist at the interface that allow the growth of crystalline structures that progress across the interface and into the molten material.

【0031】以上、本発明を、図面に示した実施例を含
めてその特定の実施例について説明した。しかしなが
ら、これらの実施例は本発明の例示であって、その範囲
を限定しようとするものではない。
The invention has been described with reference to specific embodiments thereof, including the embodiments shown in the drawings. However, these examples are illustrative of the invention and are not intended to limit its scope.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の方法を実施するために構成されている
装置の断面図である。
1 is a cross-sectional view of an apparatus configured to carry out the method of the present invention.

【図2】図1の2−2線方向に見た部分的断面図であっ
て、エアホイル形状の成形ダイの断面を示す図である。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1, showing a cross section of an air-wheel-shaped forming die.

【図3】空冷ガスタービンエンジンのタービンブレード
の斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view of turbine blades of an air cooled gas turbine engine.

【図4】修理したエアホイルの部分的線図であって、延
長部及び多数の細長い結晶粒を示す図である。
FIG. 4 is a partial diagrammatic view of a repaired airfoil showing extensions and multiple elongated grains.

【図5】空冷ガスタービンエンジンブレードのブレード
先端部の部分的斜視図である。
FIG. 5 is a partial perspective view of a blade tip portion of an air-cooled gas turbine engine blade.

【図6】図5の6−6線方向に見たブレード先端部の部
分的断面図である。
6 is a partial cross-sectional view of a blade tip portion taken along line 6-6 in FIG.

【図7】図6のブレード先端部の部分的断面図であっ
て、犠牲付加物を含んでいる図である。
FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the blade tip of FIG. 6, including a sacrificial appendage.

【図8】中空な部品に本発明の方法を実施する一連の工
程を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a series of steps for carrying out the method of the present invention on a hollow component.

【図9】中空な部品に本発明の方法を実施する一連の工
程を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a series of steps for carrying out the method of the present invention on a hollow component.

【図10】中空な部品に本発明の方法を実施する一連の
工程を示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a series of steps for carrying out the method of the present invention on a hollow component.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 キャニスタ 14 溶融るつぼ 16 ダイアセンブリ 18 成形ダイ 20 ダイ延長部 26 溶融材料 32 流体圧力入口管 40 エアホイル部品 42 凝固界面 48 先端部 56 延長部 60 エアホイル 64 付加物 70 通路 74 孔 10 Canister 14 Melting Crucible 16 Die Assembly 18 Forming Die 20 Die Extension 26 Molten Material 32 Fluid Pressure Inlet Pipe 40 Air Foil Parts 42 Solidification Interface 48 Tip 56 Extension 60 Air Foil 64 Additive 70 Passage 74 Hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブライアン・マック・アンドリュース アメリカ合衆国、ニュー・ハンプシャー 州、ミルフォード、リッジフィールド・ド ライブ、107番 (56)参考文献 特開 昭59−47066(JP,A) 特開 昭60−250869(JP,A) 特公 昭57−40569(JP,B2) 特公 昭60−47336(JP,B2) 特公 昭58−40641(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Brian Mc Andrews, Ridgefield Drive, Milford, Milford, New Hampshire, USA, No. 107 (56) References JP 59-47066 (JP, A) ) JP-A-60-250869 (JP, A) JP-B 57-40569 (JP, B2) JP-B 60-47336 (JP, B2) JP-B 58-40641 (JP, B2)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 部品の端部に延長部を設ける方法であっ
て、該部品は、周囲断面形状と、該部品の端部を通り抜
けて該部品の中空な内部と連通している孔により画定さ
れている少なくとも1つの通路とを有しており、前記部
品は更に、一方向に配向された微細構造と、超合金化学
組成とを有しており、 前記部品の化学組成と一致した超合金化学組成を有して
いる溶融材料を圧力容器内に設ける工程と、 前記部品の周囲断面形状と断面が合致しているダイ開口
有する内壁を有しているダイを設ける工程と前記ダイの周りの第1の延長部端に位置決めされている
中空の延長内壁と、前記溶融材料内に設けられている反
対側の第2の延長部端とを有しているダイ延長部を設け
る工程と 、 前記溶融材料を前記第2の延長部端を経て前記ダイ延長
部の中空内部に押し込むように、前記溶融材料に流体圧
力を加える工程と、 前記部品の端部を前記溶融材料と接触状態で前記ダイ
少なくとも一部を通過させる工程と、 前記部品の端部の一部が一方向に配向され微細構造の
成長種として前記溶融材料と相互作用するに十分な時
の間、前記部品の端部を前記溶融材料と接触状態に保
する工程と所定の速度で前記部品の端部を前記ダイを通して引き抜
く工程であって、前記所定の速度は、前記部品の端部と
一体に形成されていると共に前記部品の一方向に配向さ
れた微細構造と実質的に連続な結晶構造を有している延
長部として、前記溶融材料が前記ダイ内で前記成長種上
に一方向に凝固するのを許容する速度である、前記部品
の端部を前記ダイを通して引き抜く工程と備えた 部品の
端部に延長部を設ける方法。
1. A method of providing an extension portion at an end portion of a component.
The part through the peripheral cross-section and the end of the part.
Is defined by a hole communicating with the hollow interior of the part.
Said at least one passage being
The product also has a unidirectionally oriented microstructure and superalloy chemistry.
And has a superalloy chemical composition that matches the chemical composition of the component.
And the Ru provided molten material being in a pressure vessel process, Ru provided a die around the cross-sectional shape and cross-section has an inner wall having a die opening which meets the component steps, the first around the die Is positioned at the end of the extension of
A hollow extension inner wall and a counter wall provided in the molten material.
Providing a die extension having an opposite second extension end
That step and such that said molten material through said second extension portion end pushed into the hollow interior of the die extension, the molten the steps of Ru added to the fluid pressure to the material, the molten material the ends of said component wherein the step of Ru is passed through at least a portion of the die, the molten material and for a time sufficient to interact as a growth seed microstructure oriented part of the end portion of the component in one direction in contact with between the step of holding the ends of the parts in contact with the molten material, pull disconnect through the die end of the component at a predetermined speed
And the predetermined speed is the same as the end of the component.
Formed in one piece and oriented in one direction of the part
That has a crystal structure that is substantially continuous with the
As a long section, the molten material is deposited on the growing seed in the die.
The part, which has a speed that allows it to solidify in one direction
A step of withdrawing the end of the component through the die and providing an extension on the end of the component.
【請求項2】 前記部品の端部を前記ダイを通過させる
前に、犠牲付加物を前記部品の端部に固定する工程を
含んでおり、前記犠牲付加物は、前記溶融材料に適合
している材料から成っていると共に、前記部品の表面を
前記溶融材料に露出するように前記溶融材料内で溶解す
る材料から成っている請求項1に記載の方法。
Wherein an end portion of the component prior to passing the die, further the step of fixing the sacrificial addition on an end of the component
And wherein the sacrificial additive comprises a material that is compatible with the molten material and that melts within the molten material to expose a surface of the component to the molten material. The method of claim 1, wherein
【請求項3】 周囲断面形状と、一方向に配向され
細構造と、中空な内部と、当該部品の端部を貫通して前
記中空な内部と連通している孔により画定されている少
なくとも1つの通路とを有している合金部品の端部に延
長部を設けるために、 前記溶融材料は、合金であり、 前記流体圧力は、ガスにより加えられる請求項1に記載
の方法。
3. A peripheral cross-sectional shape, a microstructure oriented in one direction, a hollow interior, and a hole penetrating an end of the component and communicating with the hollow interior. to the end of the alloy part having at least one passageway is defined providing the extension portion, the molten material is an alloy, the fluid pressure in claim 1 are found in addition by gas The method described.
【請求項4】 前記通路の壁は、前記溶融材料が該通路
の壁と相互作用するのを阻止する酸化物を該壁上に含ん
でいる請求項1に記載の方法。
4. The method of claim 1, wherein the walls of the passageway include oxides on the wall that prevent the molten material from interacting with the walls of the passageway.
【請求項5】 前記加えられる流体圧力は、前記溶融材
料を前記ダイ開口内に押し入れるに十分であるが、前
記溶融材料を前記通路内に押し込むために必要な圧力よ
りも小さい請求項4に記載の方法。
Wherein said fluid pressure applied, the although the molten material is sufficient to pushing into the die opening smaller claim 4 than the pressure required to force the molten material into the passage The method described in.
【請求項6】 エアホイルの端部に延長部を設ける方法
であって、前記エアホイルは、第1の端部としての基部
と、該基部である第1の端部に取り付けられている第2
の端部としての一体のエアホイル部とを有しており、該
エアホイルの第2の端部は、周囲断面形状と、前記エア
ホイルの第2の端部を通り抜けて前記エアホイルの中空
な内部と連通している孔により画定されている少なくと
も1つの通路とを有しており、前記エアホイルは更に、
一方向に配向された微細構造と、超合金化学組成とを有
しており、 前記エアホイルの化学組成と一致した超合金化学組成を
有している溶融材料を圧力容器内に設ける工程と、 前記エアホイルの第2の端部の周囲断面形状と断面が合
致しているダイ開口を有する内壁を有しているダイを設
ける工程と、 前記ダイの周りの第1の延長部端に位置決めされている
中空の延長内壁と、前記溶融材料内に設けられている反
対側の第2の延長部端とを有しているダイ延長部を設け
る工程と、 前記溶融材料を前記第2の延長部端を経て前記ダイ延長
部の中空内部に押し込むように、前記溶融材料に流体圧
力を加える工程と、 前記エアホイルの第2の端部を前記溶融材料と接触状態
で前記ダイの少なくとも一部を通過させる工程と、 前記エアホイルの第2の端部の一部が一方向に配向され
た微細構造の成長種として前記溶融材料と相互作用する
のに十分な時間の間、前記エアホイルの第2の端部を前
記溶融材料と接触状態に保持する工程と、 所定の速度で前記エアホイルの第2の端部を前記ダイを
通して引き抜く工程であって、前記所定の速度は、前記
エアホイルの第2の端部と一体に形成されていると共に
前記エアホイルの一方向に配向された微細構造と実質的
に連続な結晶構造を有している延長部として、前記溶融
材料が前記ダイ内で前記成長種上に一方向に凝固するの
を許容する速度である、前記エアホイルの第2の端部を
前記ダイを通して引き抜く工程と備えたエアホイルのの
端部に延長部を設ける方法。
6. A method of providing an extension at the end of an airfoil.
And the airfoil has a base as a first end.
A second end attached to the base first end
And an integrated air foil portion as an end portion of the
The second end of the airfoil has a peripheral cross-sectional shape and
Hollow out of the air foil through the second end of the foil
At least defined by a hole communicating with the interior
Also has one passage and the air foil further comprises:
It has a unidirectionally oriented microstructure and superalloy chemical composition.
The chemical composition of the superalloy that matches the chemical composition of the airfoil.
The step of providing the molten material in the pressure vessel and the peripheral cross-sectional shape and cross-section of the second end of the air foil are matched.
Install a die that has an inner wall with the die opening
And the step of positioning the first extension end around the die
A hollow extension inner wall and a counter wall provided in the molten material.
Providing a die extension having an opposite second extension end
And the die extension of the molten material through the end of the second extension.
Fluid pressure to the molten material so as to push it into the hollow interior of the part.
Applying force and bringing the second end of the airfoil into contact with the molten material
Passing at least a portion of the die with a portion of the second end of the airfoil being oriented in one direction.
Interacts with the molten material as a growing microstructured seed
The second end of the airfoil for a sufficient time to
Holding the molten material in contact with the die and attaching the second end of the airfoil to the die at a predetermined speed.
In the step of pulling through, the predetermined speed is
Formed integrally with the second end of the airfoil
The air foil has a unidirectionally oriented microstructure and substantially
As an extension having a continuous crystal structure,
The material solidifies unidirectionally on the growing species in the die
The second end of the airfoil, which is a speed that allows
Of the airfoil with the step of pulling through the die
A method of providing an extension at the end.
JP5177151A 1992-07-30 1993-07-19 Method of providing extension at end of component and method of providing extension at end of airfoil Expired - Fee Related JPH07110408B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US922303 1992-07-30
US07/922,303 US5291937A (en) 1992-07-30 1992-07-30 Method for providing an extension on an end of an article having internal passageways

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06182523A JPH06182523A (en) 1994-07-05
JPH07110408B2 true JPH07110408B2 (en) 1995-11-29

Family

ID=25446860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5177151A Expired - Fee Related JPH07110408B2 (en) 1992-07-30 1993-07-19 Method of providing extension at end of component and method of providing extension at end of airfoil

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5291937A (en)
EP (1) EP0581548A1 (en)
JP (1) JPH07110408B2 (en)
CA (1) CA2089286A1 (en)
SG (1) SG43014A1 (en)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5304039A (en) * 1992-07-30 1994-04-19 General Electric Company Method for providing an extension on an end of an article and extended article
US5914059A (en) * 1995-05-01 1999-06-22 United Technologies Corporation Method of repairing metallic articles by energy beam deposition with reduced power density
US5900170A (en) * 1995-05-01 1999-05-04 United Technologies Corporation Containerless method of producing crack free metallic articles by energy beam deposition with reduced power density
US5778960A (en) * 1995-10-02 1998-07-14 General Electric Company Method for providing an extension on an end of an article
US5904201A (en) * 1996-01-18 1999-05-18 General Electric Company Solidification of an article extension from a melt using a ceramic mold
US5743322A (en) * 1996-06-27 1998-04-28 General Electric Company Method for forming an article extension by casting using a ceramic mold
US5676191A (en) * 1996-06-27 1997-10-14 General Electric Company Solidification of an article extension from a melt using an integral mandrel and ceramic mold
US5673745A (en) * 1996-06-27 1997-10-07 General Electric Company Method for forming an article extension by melting of an alloy preform in a ceramic mold
US5673744A (en) * 1996-06-27 1997-10-07 General Electric Company Method for forming an article extension by melting of a mandrel in a ceramic mold
US5732467A (en) * 1996-11-14 1998-03-31 General Electric Company Method of repairing directionally solidified and single crystal alloy parts
US6932145B2 (en) * 1998-11-20 2005-08-23 Rolls-Royce Corporation Method and apparatus for production of a cast component
EP1152848B1 (en) * 1998-11-20 2011-08-17 Rolls-Royce Corporation Method and apparatus for production of a cast component
US7418993B2 (en) 1998-11-20 2008-09-02 Rolls-Royce Corporation Method and apparatus for production of a cast component
US7575038B2 (en) 2001-06-11 2009-08-18 Howmet Research Corporation Single crystal seed
JP4528995B2 (en) * 2007-08-02 2010-08-25 国立大学法人東北大学 Method for producing Si bulk polycrystalline ingot
US10415390B2 (en) 2012-05-11 2019-09-17 Siemens Energy, Inc. Repair of directionally solidified alloys

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3752221A (en) * 1969-10-30 1973-08-14 United Aircraft Corp Mold apparatus for casting with downward unidirectional solidification
CA1142839A (en) * 1978-12-13 1983-03-15 Bruce E. Terkelsen Method and apparatus for epitaxial solidification
US4714101A (en) * 1981-04-02 1987-12-22 United Technologies Corporation Method and apparatus for epitaxial solidification
DE92496T1 (en) * 1982-03-01 1984-02-02 United Technologies Corp., 06101 Hartford, Conn. CASTING MOLD WITH SECTIONS FOR STARTING AND CHOOSING FOR CASTING UNDER TARGETED SOLIDIFICATION.
US4637448A (en) * 1984-08-27 1987-01-20 Westinghouse Electric Corp. Method for production of combustion turbine blade having a single crystal portion
SE463855B (en) * 1989-06-01 1991-02-04 Abb Stal Ab SET FOR RECONSTRUCTION OF BLADES AND LEATHERS IN ANTURBINES DURING EROSION DAMAGE
DE4039807C1 (en) * 1990-12-13 1991-10-02 Mtu Muenchen Gmbh

Also Published As

Publication number Publication date
SG43014A1 (en) 1997-10-17
EP0581548A1 (en) 1994-02-02
US5291937A (en) 1994-03-08
JPH06182523A (en) 1994-07-05
CA2089286A1 (en) 1994-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH07110409B2 (en) Methods of providing extensions at the ends of parts, methods of repairing airfoil shaped tips of damaged parts, and parts having a unidirectionally oriented crystallographic structure
US5778960A (en) Method for providing an extension on an end of an article
EP3132885B1 (en) Apparatus and method for direct writing of single crystal super alloys and metals
EP0815993B1 (en) Method for forming an article extension by casting using a ceramic mold
JPH07110408B2 (en) Method of providing extension at end of component and method of providing extension at end of airfoil
EP1049561B1 (en) Turbine components comprising thin skins bonded to superalloy substrates
US6217286B1 (en) Unidirectionally solidified cast article and method of making
US6969240B2 (en) Integral turbine composed of a cast single crystal blade ring diffusion bonded to a high strength disk
EP0815992B1 (en) Method for forming an article extension by melting of an alloy preform in a ceramic mold
EP2092996B1 (en) Method and apparatus for as-cast seal on turbine blades
US20090165988A1 (en) Turbine airfoil casting method
EP2204475A2 (en) Unidirectional-solidification process and castings formed thereby
EP0785039B1 (en) Solidification of an article extension from a melt using a ceramic mold
EP0815990B1 (en) Solidification of an article extension from a melt using an integral mandrel and ceramic mold
EP0815991B1 (en) Method for forming an article extension by melting of a mandrel in a ceramic mold

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19960820

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees